S-SEBS静电纺丝纳米纤维膜的制备及力学性能.pdf
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1、塑料工业 第 卷第 期 年 月 静电纺丝纳米纤维膜的制备及力学性能曾秋娟 王伟雯 张爱民(四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室 四川 成都)摘要:利用静电纺丝 将磺化氢化聚苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物()溶解于四氢呋喃()中纺丝制备 纳米纤维膜 探究了纺丝液质量百分浓度、纺丝电压对纤维形貌的影响 并进一步探究磺化度对纤维膜力学性能及表面静态接触角的影响 通过扫描电镜()观察纤维形貌 计算纤维平均直径 对磺化度与力学性能之间的关系进行分析讨论结果表明 在纺丝液质量百分浓度为 纺丝电压为 滚筒接收的条件下 能得到连续、分布均匀的纤维 纤维平均直径为 磺化度对纤维膜力学性能有显著影响
2、随着磺化度增加 力学性能先增强 之后逐渐下降关键词:磺化氢化聚苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物 静电纺丝 工艺参数 力学性能中图分类号:文献标识码:文章编号:():/开放科学(资源服务)标识码():():()().().:(/)氢化聚苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物()具有高度拉伸性、化学稳定性和环境稳定性 并且可以通过熔体和溶液以各种形状和形态进行简单加工 是热塑性苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物()加氢制得的改性热塑性弹性体氢化后对其生物相容性以及耐热和抗紫外线辐射产生积极影响 因此 具有生物相容性并表现出良好的热稳定性和化学稳定性 与 相比 还具有优异的耐老化性、耐热性、耐臭氧性、耐氧化性 广泛
3、应用于可穿戴领域静电纺丝是在针头与接收装置之间施加高压静电场 聚合物溶液或熔体在电场力的作用下 被电场力拉伸成丝状物质 在拉伸的过程中 溶剂挥发 或者熔体固化 沉积在接收装置上得到纤维的一种技术 静电纺丝技术可得到大比表面积和高孔隙率并且结构、形貌、尺寸可控的纤维膜 与其他制备聚合物复合纤维膜的方法相比 是一种具备强竞争力的方法 目前有不少关于 静电纺丝纳米纤维膜的制备及功能化应用的研究 但制备得到的 纳米纤维膜的力学性能较差 磺化改性后对 膜材料的力学性能产生积极影响 随着磺化度增大 溶液铸膜制备得到的磺化 ()膜的力学性能先增强后下降 但磺化度对 静电纺丝纳米纤维膜的力学性能的影响情况尚不
4、明确 本文通过静电纺丝技术制备纤维 将 溶解于四氢呋喃 得到纺丝溶液 研究了 磺化改性后的 通信作者:张爱民 男 年生 教授 主要从事热塑性弹性体功能化应用 作者简介:曾秋娟 女 年生 硕士研究生 研究方向为磺化 功能化应用 第 卷第 期曾秋娟 等:静电纺丝纳米纤维膜的制备及力学性能纺丝液溶剂及配比、纺丝溶液质量百分浓度、电压、磺化度等对纤维形貌以及直径的影响 探究制备静电纺丝纳米纤维膜的最佳条件 并进一步探究磺化度对纤维膜力学性能的影响 在未来或可能进一步结合其他材料 应用于可穿戴领域 实验部分 原材料:中国巴陵石化公司 环己烷、二氯乙烷、浓硫酸、乙酸酐、异丙醇、四氢呋喃:分析纯 成都市科隆
5、化学品有限公司 设备及仪器真空干燥箱:金坛区西城新唐仪器厂 静电纺丝机:日本 株式会社 水浴震荡器:济南沃宏实验仪器有限公司 场发射扫描电子显微镜:美国赛默飞公司 傅里叶变换红外光谱仪:美国赛默飞公司 热重分析仪:德国耐驰公司有机元素分析:德国艾力蒙塔公司 光学接触角测定仪:德国克吕士公司 万能材料试验机:美国英斯特朗公司 实验过程 磺化试剂制备乙酸酐与浓硫酸的物质的量比为 先将乙酸酐与 二氯乙烷共混 放入冰水浴 在冰水浴搅拌下滴入浓硫酸 冰水浴下搅拌 再在室温下剧烈搅拌 后备用 磺化反应将 加入 二氯乙烷与环己烷的混合溶剂(二氯乙烷与环己烷的体积比为 )中 机械搅拌至完全溶解 之后将上述磺化
6、试剂滴加入 溶液中 反应 异丙醇中止反应后 倒入去离子水中 将产物沉淀出来后 再将其煮沸搅拌数小时 除去溶剂和挥发物质 再用去离子水洗涤至中性 除去可溶性盐类物质 过滤后 将产物放入 真空干燥箱中 干燥数天后备用 静电纺丝纳米纤维膜的制备将 (磺化度为 )加入四氢呋喃()中 、/下水浴震荡溶解 形成质量百分浓度为 的溶液 将纺丝液装载到 注射器中 固定到注射器上 在一定的电压、推进速率为/、转速为/以及 的接收距离的条件下 进行静电纺丝 纺丝结束后 将静电纺丝纳米纤维膜从接收器上剥离下来 放入 的真空干燥箱中 干燥 得到纤维膜 测试与表征场发射扫描电镜():用扫描电镜观察静电纺丝纳米纤维膜的微
7、观形貌 将 纳米纤维膜附在导电胶上 喷金后进行测试傅里叶变换红外光谱():利用傅里叶变换红外光谱仪对 静电纺丝纳米纤维膜进行官能团测定 测试光谱范围 热重分析():利用热重分析仪对磺化前和不同磺化度的 进行热失重测试 测试条件为在氮气氛下以 /的速率从 加热至 有机元素分析():利用有机元素分析 测量 中硫元素含量 从而换算得到磺化度 磺化度(/)/(/)其中 为通过有机元素分析测得的硫元素质量分数接触角():利用接触角测试仪 测量不同磺化度的 静电纺丝纳米纤维膜 以及溶液浇铸的磺化 膜和 膜的接触角 测试液滴为 力学性能测试:利用万能材料试验机对 静电纺丝纳米纤维膜、静电纺丝纳米纤维膜拉伸速
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